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La fonction des joints d'arrêt dans les câbles électriques à hautetension du type à papier imprégné est, comme on sait, d'assurer la continuité métallique du ou des conducteurs du câble à jonctionner et de maintenir le fluide d'imprégnation de la section située d'une part du joint, séparé de celui de la section se trouvant d'autre part de celui-ci.
La particularité desjoints d'arrêt est de prévoir un obstacle capable d'assurer la double fonction de résister à la différence de pres - sion du fluide des deux câbles jonctionnés et de présenter une rigidité dié- lectrique suffisante pour résister aux sollicitations électrostatiques cau- sées par le champ électrique existant dans le joint.
La barrière usuelle du joint d'arrêt est constituée par un ou deux tubes cylindriques ou coniques en matériau céramique ou en résines syn- thétiques variées ou en papier imprégné au moyen de ces résines, et qui as- sure l'étanchéité entre le socket et le bottier du joint.
Selon son type de construction, le bottier du joint peut être sou- mis soit à la même pression de fluide que celle qui existe dans l'un des deux tronçons de câble adjacents, soit à une pression différente de celle de chacun des dits tronçons.
Quoique au point de vue théorique une barrière constituée suivant le système traditionnel susdit soit fonctionnellement suffisante par ellemême, elle est cependant employée en même temps que d'autres moyens diélectriques dont la fonction est d'assurer la rigidité diélectrique requise dans les parties du joint particulièrement sujettes aux sollicitations électriques, comme par exemple celles qui sont le plus près du socket du joint ou d'autre parties métalliques qui ne sont pas au potentiel de la terre.
Compte tenu des caractéristiques physiques des matériaux employés jusqu'ici pour constituer cette barrière, en fait, celle-ci n'est pas en mesure de résister aux hautes sollicitations et entre autres ne peut incorporer le socket (ou autres parties métalliques) en assurant une adhérence parfaite à sa surface; pour cela la. présence d'autres matériaux est nécessaire, qui ont pour tâche de résister aux sollicitations électriques plus élevées.
De semblables matériaux peuvent être du papier, de l'huile isolante, de la soie vernie, du papier bakelisé, du gaz comprimé, etc.
L'étanchéité du ou des tubes formant la barrière isolante contre le socket et le bottier est généralement obtenue au moyen de bourrages élastiques comprimés entre les deux parties en question.
L'objet de la présente invention est un perfectionnement à la construction de joints et boîtes d'extrémités de câbles électriques à haute tension. Dans le terme "joints" il faut comprendre tous les types de joints, c.à.d. joints normaux, joints d'alimentation et joints terminaux. En articu- lier la présente invm tion s'applique principalement aux joints d'arrêté pour cette raison, dans la présente description on s'en référera principalement à ceux-ci.
Le nouveau type de joint d'arrêt peut, le cas échéant, être du type préfabriqué notamment dans lequel sont engagées les terminaisons des cables pourvues de ferrures contactrices.
Dans ce cas le socket de connexion est enrobé dans une masse isolante solide spéciale à base d'une résine synthétique ayant une rigidité diélectrique des plus élevées d'environ 60-70 KV/mm valeur efficace), une perte diélectrique des plus basses ( tg @ de l'ordre de 0,003-0,007), une charge élevée de rupture à la traction d'environ 8 kg/mm2) et la propriété d'adhérer aux métaux avec une force d'adhérence des plus fortes (de l'ordre de 100 à 300 kg/cm2).
Cette masse agit comme une barrière mécanique et résiste en mê-
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me temps aux sollicitations diélectriques les plus élevées sans exiger l'emploi d'autres matériaux isolants (papiers imprégnés, huiles, gaz comprimés, etc...), grâce à ses propriétés particulières.
Les résines synthétiques qui conviennent principalement à cette fin sont, par exemple, les résines ethoxyliniques, chargées éventuellement d'ingrédients inorganiques (comme par exemple le quartz, le kaolin, etc.) auxquelles il fait ajouter les agents durcissants appropriés, et de préférence celles qui sont connues sous le nom commercial de "Araldit" ou "Araldite" comme résines de moulage et adhésives. Les résines de ces types présentent entre autres un très faible retrait au moulage (de l'ordre de 0,1 - 2 % en volume).
La caractéristique principale de ce joint est la struction monolithique de son isolant.
La caractéristique de la tenue hermétique de la barrière est une conséquence automatique du fait que la résine synthétique adhère et colle parfaitement sur le socket et le boîtier du joint, et pour cette raison, un bourrage élastique n'est pas nécessaire pour assurer l'étanchéité de la barrière.
Il a déjà été dit que dans les joints d'arrêt connus, la barrière mécanique est constituée par un diélectrique qui, en même temps que de bonnes propriétés mécaniques, n'accuse pas de bonnes propriétés électriques, de sorte qu'en général, grâce à des écrans adéquats il est soustrait au champ électrique très élevé, en laissant à d'autres matériaux diélectriques, dépourvus de fonctions mécaniques, la tâche de remplir les zônes du champ électrique dans lesquelles les sollicitations électriques sont élevées.
Au contraire, dans le présent nouveau type de joint d'arrêt il n'existe pas de discrimination entre les deux fonctions, le chanp électrique du joint étant rempli, exception faite pour l'espace correspondant aux extrémités du câble 3, aux ferrures 4 correspondantes et éventuellement à d'autres zones de moindre importance, au moyen d'un matériau isolant dont les propriétés mécaniques et électriques sont telles qu'elles assument par- faitement chacune des deux fonctions. Les parties métalliques enrobées dans cet isolant et qui ne sont pas au potentiel de la terre, à l'exception des conducteurs du câble ainsi que de leurs ferrures, servent à réaliser la connexion métallique des conduteurs du câble à réunir et la distribution désirée du champ électrique dans le joint.
La fig. 1 montre un joint d'arrêt pour câble à conducteur unique du type préfabriqué dans lequel le corps métallique 1, agissant en même temps comme socket de connexion et comme écran électrique pour la connexion elle-même, est noyé dans la masse électrique 2 constituée par exemple de résines synthétiques etoxyliniques durcies.
En ce qui concerne l'étanchéité entre le diélectrique 2 et le boîtier du joint métallique 6, il est prévu diverses réalisations.
Une première variante est représentée à la fig. 1 dans laquelle le diélectrique 2 adhère intimement aux brides métalliques 5, mais n'adhère pas au boîtier 6 qui ne remplit qu'une fonction de protection. Dans ce type de construction néanmoins le diélectrique 2 est protégé vers l'extérieur,par exemple au moyen d'une couche de vernis conducteur 8, qui y adhère parfaitement.
Une seconde alternative est représentée dans la fig. 2 dans laquelle le diélectrique 2 n'adhère pas nécessairement aux brides 5 mais adhère intimement avec le boîtier 6 qui, dans ce cas, agit comme écran élec- tri que .
La présente invention englobe des constructions similaires dans lesquelles, pour un motif quelconque, le diélectrique 2 est toujours en con-
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tact intime avec le socket 1 mais par contre n'adhère ni avec le boîtier 6, ni avec les brides 5,le maintien étant réalisé au moyen d'un bourrage élas- tique.
De même, d'autres constructions entrent dans le domaine de la présente invention, dans lesquelles, par exemple, afin d'alléger le diélec- trique 2,sa surface externe (figo 3) peut avoir une forme telle qu'elle laisse entre elle et le boîtier bridé 12 une chambre centrale 11 remplie, par exemple, au moyen de papier imprégné ou d'huile isolante ou de gaz com- primé, l'étanchéité étant assurée latéralement, par exemple, au moyen d'un bourrage élastique.
Dans l'exemple représenté à la fig. 3, pour des raisons dues à l'assemblage, le boîtier 12 est pourvu de brides asymétriqueset l'é- tanchéité de la chambre 11, pendant son remplissage sous vide au moyen d'un fluide isolant, est assurée du coté gauche au moyen d'un bourrage interposé entre les brides planes, et du côté droit par un bourrage 23 de section cir- culaire, qui permet de réaliser indépendamment le remplissage de la cham- bre 11 et celui de la chambre latérale interne de la cuvette 10 de droite.
Dans ce cas, lorsque le remplissage est terminé, la chambre 11 sera connec- tée avec la chambre latérale au moyen d'un tube de connexion non représen- té au dessin.
La fig. 4 montre un joint d'arrêt pour un câble à trois conduc- teurs, obtenu par l'assemblage de trois joints unipolaires accolés, du mê- me type que celui représenté dans la fig. 1 dans lequel la barrière méca- nique constituée par la masse diélectrique 2, est complétée par les masses 13 qui rempliront partiellement l'espace compris entre les trois joints uni- polaires et le boîtier 6, les dites masses n'ayant pas de fonctions diélec- triques mais uniquement mécaniques. Ces masses 13 peuvent être de même na- ture que les masses diélectriques 2.
L'space interne 21 compris entre les masses 13, peut être lais- sé vide ou rempli par des moyens qui ne sont pas nécessairement isolants étant donné que les joints simples sont protégés par des écrans 8 réalisés, par exemple, par un vernis conducteur.
Dans la fig. 5 est représenté un joint d'arrêt préfabriqué à trois conducteurs, similaire à celui qui a été décrit ci-dessus, qui com- prend une masse diélectrique unique 2, dans laquelle sont enrobés les trois sockets conducteurs 1 et pourvu de 6 chambres latérales (3 de chaque côté) afin de permettre l'introduction des extrémités 3 des âmes du câble, pour- vues des bornes contactrices 4.
Le bottier métallique 6 du joint peut avoir une fonction de pro- tection comme dans le cas représenté à la fig. 5 ou agir conne un écran électrique comme dans la fige 2.
Un détail remarquable représenté dans chacun des dessins susdits est que chaque conducteur de câble muni d'un écran peut être pourvu d'un anneau métallique 7, relié à la terre,qui est enrobé dans une masse isolante 9 ayant la même nature que celle employée pour constituer le dié- lectrique 2; le dit anneau déflecteur isolé étant utilisé pour terminer de manière appropriée la protection du même conducteur, à son entrée dans le joint, sans nécessiter pour cela, sur l'âme du câble, des enroulements iso- lants compliqués à réaliser manuellement.
Pour plus de clarté, dans toutes les figures citées, un joint a été représenté dans lequel est insérée une extrémité de câble du côté gauche, tandis qu'il est vide de câble du côté droit. En outre, est repré- sentée l'autre extrémité de câble sur laquelle est insérée la cuvette cor- respondante 10.
Des joints préfabriqués comme représentés dans les figures sus- dites peuvent être imaginés, coupés le long de leur axe de symétrie A-A en deux parties, constituant image spéculaire l'une pour l'autre. On peut réa- liser ainsi des joints d'arrêt constitués par deux moitiés pouvant être ré-
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unies et scellées l'une à l'autre au lieu d'installation.
Dans ce but, après avoir inséré les extrémités de câble dans leur moitié de joint correspondante,elles sont rapprochées tout en connec- tant les parties métalliques 1, par exemple, par l'emploi d'un anneau, file- té 16, comme représenté à la fige 6, dans d'autres cas, en protégeant la connexion au moyen d'un écran 15 et enfin, en coulant dans l'espace libre 14, entre l'écran 15 et le boîtier 6, une résine synthétique de même natu- re que celle des masses 2, de manière qu'après son durcissement et sa par- faite adhésion aux masses diélectriques 2 et à l'écran 15, on obtiendra un monolithe parfaitement similaire à celui représenté à la fig. 1.
Cette con- struction peut être essentielle dans les cas où, compte tenu de la place, il n'est pas possible d'employer des joints d'arrêt du type préfabriqué (chambre souterraines ayant une longueur telle qu'elle ne permet pas l'in- sertion de l'extrémité des câbles dans le joint).
Toutes les modifications citées ci-dessus qui peuvent être ap- pliquées au joint d'arrêt à simple conducteur comme celui de la fig. 3, qui représente une chambre externe centrale 11 dans laquelle est contenu un au- tre diélectrique différent de la résine synthétique formant la masse 2, et celui représenté à la fig. 6 dans lequel le joint unipolaire est assemblé sur place en y coulant de la résine synthétique,peuvent être étendues éga- lement aux joints de câbles multipolaires.
En outre,par une perforation appropriée du bloc métallique cen- tral qui sépare les deux chambres, au travers duquel pénètrent les extrémi- tés opposées des conducteurs de câbles ou par tous autres moyens, on peut mettre en communication les fluides des dites chambres. De la sorte la fonction d'arrêt du joint est omise, mais la dite construction peut dans bien des cas, particulièrement pour des joints de câbles à trois conduc- teurs, trouver économiquement application en lieu et place des joints usuels faits à la main et des joints d'alimentation.
Des joints normaux ou joints d'alimentation préfabriqués ou à assembler sur place aussi bien pour les câbles électriques à haute tension à conducteurs simple ou multiples, similaires à ceux représentés dans les fig. 1 à 6, peuvent pour cela être réalisés avec la seule modification que par un moyen quelconque, l'écoulement du fluide isolant est permis de l'u- ne à l'autre chambre terminale du joint.
Une autre application importante de la construction des fige 1 et 2 est rerésentée à la fig. 7 qui montre une construction dérivée d'un joint d'arrêt préfabriqué pour câble unipolaire, qui a été modifié et ren- du asymétrique afin de pouvoir être accouplé avec une extrémité terminale, susceptible d'être le cas échéant employé avec des câbles à haute pression de fluide, de manière à constituer un corps monolithique avec la partie in- terne de la dite terminaison.
Le dit dispositif a pour but de prévoir un moyen très simple pour la réalisation d'une extrémité terminale appropriée pour résister à des hau- tes pressions, vu qu'il décharge complètement de la pression du fluide du câ- ble, l'isolateur externe 19 en porcelaine.
La porcelaine extérieure n'est pas indispensable cependant au point de vue du fonctionnement, étant donné que le corps monolithique inté- rieur pourrait assumer par lui seul, également la fonction de l'isolateur externe, comme ce peut etre le cas par exemple pour un câble entrant dans un transformateur.
Dans la dite figure le soclet formant écrai 1 forme le contact avec la ferrure 4 du câble (soit dans cette construction ou dans les précé- dentes, la dite ferrure peut éventuellement comprendre des éléments de con- tact élastiques ou les éléments élastiques peuvent être introduits dans lê socket 1 formant écran) ;
2 désigne la masse isolante dans laquelle sont en- robés le socket formant écran 1 et le conducteur 18 sortant de la terminai-
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son à relier,
Dans la même masse isolante 2 est éventuellement enrobé égale- ment l'anneau déflecteur 17, extérieurement connecté à la terre, au moyen de boulons qui sortent de la masse isolante et sont au contact avec l'écran métallique de terre 8 et le cas échéant également des électrodes métalli- ques isoléesentre elles (non représentées au dessin) qui ont pour but de régulariser la distribution du champ électrique. Cet écran 8 peut ne pas adhérer à la masse isolante 2 si l'isolateur externe en porcelaine 19 est rempli d'huile sous vide; dans ce cas, il est opportunément perforé comme indiqué à la fig. 7.
Si au contraire, l'isolateur externe 19 n'est pas rem- pli d'huile sous vide, l'écran 8 sera en contact étroit avec la masse iso- lante 2 et peut n'être pas perforé. La partie restante est semblable à cel- le des joints représentés aux figures précédentes; 5 est la bride d'extrémi- té, 7 est l'anneau métallique, enrobé dais la masse isolante 9, qui sert à terminer l'écran de l'âme 3 à l'entrée du joint et 10 est le capuchon de fermeture inséré sur l'extrémité de câble.
Dans toutes les réalisations décrites ci-dessus le passage du fluide isolant depuis les éventuels conduits d'alimentation, disposés soit à l'intérieur, soit à l'extérieur des conducteurs de câbles, notamment dans le remplissage compris entre les âmes, vers les réservoirs externes, peut être réalisé suivant l'une quelconque des méthodes variées connues utiliséses dans la technique des joints à haute tension, avec toutes les variantes que les dites méthodes prévoient dans la construction de ferrures et de sockets.
Tous les détails cons truc tifs ne tombant pas dans le cadre de la présente invention n'ont pas été représentés dans les dessins annexés.
La construction de l'anneau, déflecteur 17 enrobé dans la masse isolante 2, décrit comme une réalisation possible dans les joints repris ci-dessus, peut trouver une application intéressante dans le cas d'extrémités unipolaires, qui, par exemple, n'ont pas à résister à des pressions internes très élevées.
La fig. 8 montre une extrémité à basse pression d'huile dans laquelle sur le conducteur 3 du câble est inséré un manchon comportant un anneau déflecteur 20 connecté à la terre (par exemple au moyen d'un écran 22 conique perforé) enrobé dans une masse isolante 2 ayant les propriétés spéciales rapportées ci-dessus, constitué, par exemple, au moyen de résines éthoxyliniques, chargées le cas échéant d'ingrédients inorganiques et convenablement durcis. Cette construction se substitue presque complètement à l'application sur le conducteur du câble de tubes en papier ou de rubans isolants, combinés avec des écrans déflecteurs normalement utilisés dans les terminaisons de câbles à haute tension.
L'isolement appliqué à la main pendant l'assemblage est ainsi réduit au minimum requis pour adapter le susdit manchon à l'extrémité du câble. Dans ce manchon peuvent être. le cas échéant enrobées des électrodes métalliques isolées (non représentées au dessin) de sorte que le manchon peut agir comme un isolateur de traversée à condensateur qui néanmoins, comparé avec les types usuels, a la caractéristique que son diélectrique présente les particularités spéciales mentionnées plus haut, par exemple, celle d'être constitué en résine synthétique du type ethoxylinique, de préférence de celles connues sous le nom commercial "Araldit" ou "Araldite", qui adhèrent parfaitement aux électrodes, conférant ainsi à celles-ci tous les avantages cités ci-dessus.
Des électrodes ou armatures de ce type peuvent le cas échéant être insérées également dans le diélectrique 2 de tous les joints décrits ci-dessus.
Pour la simplicité, dans les revendications ci-dessous, l'expression "armatures électriques" désignera les parties métalliques qui sont au
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potentiel de la terre ou ont un potentiel différent de celle-ci , et dont la surface constitue totalement ou partiellement une portion périphérique du champ électrique de l'accessoire (joint ou terminai.son) de câbles électriques à haute tensiono
La dite dénomination comprend donc les électrodes ayant pour but de réaliser une distribution requise du champ électrique aussi bien que les parties métalliques qui ont des fonctions différentes (comme par exemple celle de conduire le courant électrique ou des fonctions mécaniques)
et qui sont en contact avec le diélectrique de l'accessoire de manière que leur surface est dans son ensemble ou partiellement le siège de sollicitations élec- trostatiques.
REVENDICATIONS.
1. - Joints normaux, joints d'alimentation et joints d'arrêt pour câbles à haute tension tant unipolaires que multipolaires, tant à basse qu'à haute pression de fluide isolant, et boites d'extrémité pour câbles électriques à haute tension du type unipolaire, particulièrement à basse pression de fluide isolant, caractérisés par le fait que dans un diélectrique solide spécial, constitué par exemple de résines synthétiques du type ethoxylinique le cas échéant chargées d'ingrédients inorganiques et convena- blement durcies, ayant un pouvoir diélectrique pour courant alternatif d'environ 60-70 KV/mm (valeur efficace), une charge de rupture à la traction d'environ 8 kg/mm2 des pertes diélectriques très faibles (tg 6 pour 50 pé- riodes, de l'ordre de 0,003 - 0,007),
sont enrobées des armatures métalliques électriques qui sont au potentiel de la terre ou à un potentiel diffé- rent de celle-ci, adhérant de façon parfaite avec le dit diélectrique avec une force d'adhésion de l'ordre de 100-300 kg/cm2. en éliminant ainsi tout espace vide qui pourrait être sujet à des sollicitations électriques entre les dites armatures et le diélectrique spécial et assurant en même tenps une étanchéité hermétique entre les dites armatures et la masse isolante.